2026-04-14
Вызначэнне нержавеючай сталі
Нержавеючая сталь - гэта агульная назва нержавеючай і кіслотаўстойлівай сталі.
Нержавеючая сталь: Сталь, якая не паддаецца карозіі ў слаба агрэсіўных асяроддзях, такіх як атмасфера і прэсная вада.
Кіслотастойкая сталь: Сталь, якая супрацьстаіць карозіі ў агрэсіўных агрэсіўных асяроддзях, такіх як кіслоты, шчолачы, солі і марская вада.
Класіфікацыя нержавеючай сталі
Маркі, хімічны склад і ўласцівасці нержавеючай сталі разнастайныя. Найбольш распаўсюджаныя метады класіфікацыі заснаваны ў асноўным на асноўным хімічным складзе, мікраструктуры сталі і іх спалучэнні.
1.Класіфікацыя па асноўным хімічным складзе
Найбольш распаўсюджаным з'яўляецца падзел нержавеючай сталі па хімічным элементам на дзве асноўныя групы: хромистые і хромоникелевые нержавеючыя сталі.
(1).Храм
Калі асноўным легіруючым элементам у сталі, акрамя жалеза, з'яўляецца хром, нержавеючая сталь называецца хромістай нержавеючай сталлю.
(2).Хроманікелевы
Калі асноўнымі легіруючымі элементамі ў сталі, акрамя жалеза, з'яўляюцца хром і нікель, то такая нержавеючая сталь называецца хромоникелевой нержавеючай.
2.Класіфікацыя па мікраструктуры сталі
Мікраструктура сталі адносіцца да характарыстык крышталічнай структуры і мікраструктуры сталі. У залежнасці ад сваёй мікраструктуры нержавеючая сталь у асноўным падзяляецца на пяць катэгорый: ферытная, аўстэнітная, мартенситная, дуплексная (двухфазная) і нержавеючая сталь, якая ўмацоўваецца ападкамі.
(1). Ферытная нержавеючая сталь
Ферытная нержавеючая сталь - гэта сталь з аб'ёмна-цэнтрычнай кубічнай крышталічнай рашоткай, утрыманнем вугляроду ≤ 0,20%, утрыманнем хрому ў дыяпазоне 10,5%-32%, захоўваючы ферытную структуру як пры высокіх, так і пры пакаёвых тэмпературах. Гэты тып нержавеючай сталі не загартоўваецца тэрмічнай апрацоўкай.
У залежнасці ад утрымання хрому ферытныя нержавеючыя сталі падзяляюцца на нізкахромістыя (утрыманне хрому 10,5–15,0 %), сярэднехромістыя (утрыманне хрому 16–22 %) і высокахромістыя (утрыманне хрому 23–32 %). Ферытная нержавеючая сталь - адзін з трох асноўных класаў нержавеючых сталей, які з'явіўся амаль адначасова з мартенситной і аўстенитной сталлю ў пачатку 20 стагоддзя. Па аб'ёмах вытворчасці ферытная нержавеючая сталь саступае толькі хромоникелевым аўстенитным: у сусветным вытворчасці нержавеючай сталі доля ферритной сталі звычайна складае каля 30%. Ферытная нержавеючая сталь характарызуецца вялікімі аб'ёмамі вытворчасці, шырокім спектрам прымянення і выдатнымі ўсебаковымі ўласцівасцямі ў тонкіх сячэннях. Так як такія сталі не ўтрымліваюць нікель або толькі некаторыя гатункі ўтрымліваюць яго невялікую колькасць, іх кошт і цана адносна нізкія, што робіць іх самым важным класам нержавеючай сталі, эканомна легіраванай нікелем.
Да 1950-х і 1960-х гадоў традыцыйныя ферытныя нержавеючыя сталі, выплаўленыя ў электрадугавых печах без другаснага рафінавання, мелі нармальны ўзровень вугляроду і азоту, далейшае аднаўленне якіх было надзвычай складаным. З 1960-х гадоў тэхналагічны прагрэс у вытворчасці нержавеючай сталі і выкарыстанне другасных працэсаў рафінавання, такіх як AOD і VOD, прывялі да распрацоўкі сучасных ферытных нержавеючых сталей з нізкім і звышнізкім утрыманнем вугляроду і азоту, якія ў значнай ступені пераадолелі і паспяхова ліквідавалі шэраг недахопаў традыцыйных ферытных сталей. Іх вытворчасць павялічылася, а сфера прымянення пастаянна пашыраецца.
(2).Аустенитная нержавеючая сталь
Аўстэнітная нержавеючая сталь захоўвае сваю аустенитную структуру як пры высокіх, так і пры пакаёвых тэмпературах, не перажываючы структурных пераўтварэнняў. Такім чынам, аустенитная нержавеючая сталь таксама ставіцца да сталей, якія не паддаюцца ўмацаванню тэрмічнай апрацоўкай. Аднак з-за яго схільнасці да дэфармацыйнага ўмацавання (загартоўкі) яго трываласць можа быць павялічана халоднай пластычнай дэфармацыяй. Нізкая трываласць такіх сталей у загартаваным стане некалі лічылася адным з галоўных недахопаў аўстэнітных нержавеючых сталей.
Для вырашэння праблемы міжкрысталічнай карозіі ў сенсібілізаваным стане і павышэння каразійнай устойлівасці былі распрацаваны аўстэнітныя нержавеючыя сталі з ультранізкім утрыманнем вугляроду, звычайна з утрыманнем вугляроду ≤ 0,03%. Па меры павышэння каразійнай стойкасці трываласць такой сталі трохі зніжаецца. З 1970-х гадоў выпускаюцца аўстэнітныя нержавеючыя сталі з кантраляваным утрыманнем азоту (рэшткавы ўтрыманне азоту ў сталі ў стандартных межах, напрыклад, [N] ≤ 0,10% або [N] ≤ 0,12%) або легіраваныя азотам (максімальная колькасць азоту, якое можа быць уведзена ў сталь пры атмасферным ціску, напрыклад. ≤ 0,40% або ≤ 0,40%) 0,50%), што дазваляе дасягнуць дастаткова высокай трываласці за кошт умацавання цвёрдага раствора азотам. А аўстэнітныя нержавеючыя сталі з высокім утрыманнем азоту, вырабленыя шляхам увядзення азоту пад высокім ціскам (колькасць азоту, уведзенага пад ціскам, г.зн. [N] > 0,4% або ≥ 0,5%), маюць надзвычай высокую трываласць і выдатную ўстойлівасць да разбурэння. Спалучэнне ўмацавання цвёрдым растворам азоту і дэфармацыйнага ўмацавання дазволіла некаторым аўстэнітным нержавеючым сталям увайсці ў катэгорыю высокатрывалых нержавеючых сталей.
Хромоникелевая аустенитная нержавеючая сталь сярод існуючых пяці асноўных класаў нержавеючых сталей валодае найлепшымі комплекснымі ўласцівасцямі, мае найбольшую колькасць марак, мае найбольш поўны асартымент і спецыфікацыю, самую шырокую сферу прымянення, развіваецца самымі хуткімі тэмпамі, вырабляецца ў найбольшых аб'ёмах і ахоплівае самую шырокую сферу спажывання. Ва ўсім свеце і ў асноўных краінах-вытворцах нержавеючай сталі доля хроманікелевай аўстенітнай нержавеючай сталі звычайна складае больш за 50–60% ад агульнай вытворчасці нержавеючай сталі.
Паколькі нікель з'яўляецца дэфіцытным і дарагім элементам, яго дэфіцыт асабліва востра адчуваецца ў ваенны час. Уведзеныя ў 1940-я гады стандартныя хромамарганцевые аўстэнітныя нержавеючыя сталі з заменай нікеля на марганец і азот (амерыканская серыя AISI 200), нягледзячы на працяглы перыяд распрацоўкі, маюць вузкую сферу прымянення і невялікі аб'ём вытворчасці; у Злучаных Штатах іх гадавая вытворчасць складае ўсяго некалькі працэнтаў ад агульнай вытворчасці нержавеючай сталі. У апошнія гады з'яўленне высокатрывалых і звышвысокатрывалых хромамарганцевых аўстэнітных нержавеючых сталей з высокім утрыманнем азоту, а таксама прагрэс у даследаванні марганца з высокім утрыманнем азоту.
(3) Мартэнсітная нержавеючая сталь
Мартэнсітная нержавеючая сталь — клас нержавеючай сталі, уласцівасці якой можна кантраляваць тэрмічнай апрацоўкай (загартоўкай, адпускам). Па хімічным складзе яны падпадзяляюцца на мартенситные хромістыя і мартенситные хромоникелевую нержавеючую сталь.
Мартэнсітная хромістая нержавеючая сталь у асноўным бывае трох тыпаў: нізкавугляродзістая ([C] ≤ 0,15 %), сярэдневугляродзістая ([C] 0,16–0,40 %) і высокавугляродзістая ([C] > 0,40 %). Вуглярод з'яўляецца істотным і важным легіруючым элементам у мартенситной хромистой нержавеючай сталі.
Мартэнсітная хромістая нержавеючая сталь у першую чаргу ўключае традыцыйныя сталі, такія як 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13. Змест хрому ў іх складае не менш за 11,5% і дасягае 18%, што надае гэтым сталям нержавеючыя ўласцівасці і ўстойлівасць да карозіі ў слабых асяроддзях. Утрыманне вугляроду вар'іруецца ў залежнасці ад утрымання хрому, звычайна ад 0,10% да 1,0%, каб забяспечыць аўстэнітную структуру пры высокай тэмпературы і мартенситную структуру пры пакаёвай тэмпературы пасля загартоўкі. За кошт адукацыі пласціністага высокоуглеродистого мартенсита і выпадзення карбідаў гэтыя сталі набываюць высокую трываласць і высокую цвёрдасць. Наступны адпуск пасля загартоўкі здымае напружанне загартоўкі і ўтварае аднастайную, стабільную структуру, надаючы сталі пэўную пластычнасць, трываласць і добрую каразійную стойкасць - комплекс уласцівасцяў. Паколькі мартенситные хромистыенержавеющие сталі па каразійнай стойкасці саступаюць усім астатнім класам нержавеючых сталей, а таксама валодаюць нізкай пластычнасцю і трываласцю, дрэнна зварваюцца або зусім не паддаюцца зварцы, іх шырокае прымяненне абмежавана.
Мартэнсітныя хроманікелевыя нержавеючыя сталі былі распрацаваны, каб пераадолець некаторыя недахопы традыцыйных мартэнсітных сталей. На раннім этапе знакамітая сталь 1Cr17Ni2 была створана шляхам замены вугляроду нікелем. Нягледзячы на тое, што яго трываласць павысілася ў параўнанні з мартенсітнымі хромістымі сталямі і палепшылася каразійная стойкасць, ён усё яшчэ непрыдатны для зваркі.
Сучасныя (супер)мартэнсітныя нержавеючыя сталі, распрацаваныя з 1960-х гадоў, шляхам далейшай замены вугляроду на нікель, дасягнення звышнізкага ўтрымання вугляроду і ўвядзення 2%–6% Ni, захоўваюць аўстэнітную структуру пры высокіх тэмпературах, а пасля загартоўкі і адпуску пры пакаёвай тэмпературы набываюць кампазітную структуру, якая складаецца з нізкавугляроднага або звышнізкавугляроднага пласціннага мартэнсіту, вернутага аустенита і невялікая колькасць ферыту. Дадатковае легіраванне малібдэнам, меддзю і іншымі ўзмацняльнымі элементамі дазваляе гэтым сталям захоўваць высокую трываласць мартенсітных хромістых сталей, захоўваючы добрую трываласць і свариваемость. Пры аднолькавым утрыманні хрому каразійная стойкасць сучасных мартенситных сталей значна перавышае каразійную стойкасць традыцыйных мартенситных хромистых сталей. Аднак з-за нізкага ўтрымання вугляроду сучасныя мартенситные сталі губляюць характарыстыкі высокай цвёрдасці, зносаўстойлівасці і высокай вастрыні краёў, уласцівых мартенситным хромістым сталям.
(4).Двухфазная нержавеючая сталь
Амаль сто гадоў прайшло з моманту адкрыцця таго, што прысутнасць невялікіх колькасцяў ферыту ў аўстэнітнай хроманікелевай нержавеючай сталі палепшыла ўстойлівасць да міжкрысталічнай карозіі, што прывяло да з'яўлення аўстэнітна-ферытных (α+γ) хроманікелевых двухфазных сталей і ў канчатковым выніку да фарміравання класа двухфазных сталей, афіцыйна прызнанага разам з трыма асноўнымі класамі нержавеючая сталь, згаданая вышэй.
Паколькі ўтрыманне нікеля ў шырока распаўсюджаных двухфазных хроманікель-нікель-сталях α+γ звычайна складае 5–7 %, што складае толькі палову ўтрымання нікеля ў шырока распаўсюджаных хроманікель-аўстэнітных сталях, а нядаўна распрацаваныя эканамічныя двухфазныя сталі ўтрымліваюць толькі 1–4 % Ni, двухфазныя сталі α+γ таксама з’яўляюцца важным класам нікель-ашчадных легіраваных нержавеючых сталей.
Развіццё двухфазных хроманікелевых нержавеючых сталей α+γ прайшло прыкладна тры важныя этапы. У залежнасці ад характэрных легіруючых элементаў, велічыні PRE (эквівалент стойкасці да пітынгавай карозіі), змены суадносін α- і γ-фаз, перыяду з'яўлення і характарыстык уласцівасцяў двухфазныя нержавеючыя сталі прынята падзяляць на сталі першага, другога і трэцяга пакаленняў. Па характэрным элементам у складзе іх можна падзяліць на нізкалегаваныя, сярэднелегаваныя і высокалегаваныя двухфазныя сталі.
З-за цяжкасцей у кантролі за суадносінамі дзвюх фаз, абмежаванай гарачай апрацоўваемасці, зварваемасці і эканамічных фактараў аб'ём вытворчасці двухфазных сталей першага пакалення быў нізкім. Тым не менш, з'яўленне сучасных двухфазных нержавеючых сталей у значнай ступені пераадолела недахопы і абмежаванні сталей першага пакалення, дазволіўшы ім пашырыць спектр прымянення, і цяпер яны з'яўляюцца класам сталі з велізарным патэнцыялам развіцця ў галіне машынабудавання.
Маркі, распрацаваныя да 1971 года, адносяцца да першага пакалення двухфазных нержавеючых сталей, уключаючы самую першую двухфазную сталь 1Cr25Ni5Mo1.5, якая з'явілася ў 1930-х гадах. Змест азоту ў сталях першага пакалення было на звычайным узроўні, характэрным для выплаўлення ў электрадугавых печах. Нягледзячы на тое, што двухфазныя сталі першага пакалення ўжо цалкам праявілі свае характэрныя ўласцівасці, з-за адносна нізкага значэння PRE і істотных адрозненняў у суадносінах фаз у загартаваным стане паміж рознымі маркамі, якія таксама было цяжка дакладна кантраляваць, выдатныя ўласцівасці двухфазных сталей у зоне зварнога злучэння былі значна пагоршаны або нават цалкам страчаны, што сур'ёзна затармазіла прымяненне і развіццё двухфазных сталей у зварных канструкцыях.
Маркі, якія з'явіліся ў перыяд з 1971 па 1989 гады, ставяцца да другога пакалення двухфазных нержавеючых сталей і характарызуюцца абавязковым утрыманнем азоту. Так як азот з'яўляецца элементам, які актыўна ўтварае і стабілізуе аўстэніт, з павелічэннем яго ўтрымання ў сталі, з аднаго боку, павялічваецца доля аустенитной фазы ў асноўным метале і павышаецца ўстойлівасць аўстэніту пры высокіх тэмпературах, што прыводзіць да памяншэння колькасці матэрыялу, які ператвараецца ў ферыт пры той жа тэмпературы. З іншага боку, высокая хуткасць дыфузіі азоту пры астуджэнні ад высокіх тэмператур спрыяе хуткаму ператварэнню ферыту ў другасны аўстэніт, што прадухіляе адукацыю аднафазнай структуры ферыту на лініі плаўлення і ў зоне тэрмічнага ўздзеяння пасля зваркі. Укараненне азоту стварыла ўмовы для з'яўлення і развіцця двухфазных сталей другога і наступных пакаленняў. Паколькі азот у нержавеючай сталі ў асноўным раствораны ў аўстэніце, дабратворны ўплыў азоту на двухфазныя нержавеючыя сталі на самай справе з'яўляецца адлюстраваннем уплыву азоту на структуру і ўласцівасці аўстэнітнай фазы ў двухфазных сталях.
Маркі, уведзеныя пасля 1990 года, адносяцца да трэцяга пакалення двухфазных нержавеючых сталей і характарызуюцца далейшым павелічэннем утрымання малібдэна і азоту, з-за чаго значэнне PRE такіх сталей складае ≥ 40 %, а ўстойлівасць да карозіі, асабліва ўстойлівасць да кропкавай і шчыліннай карозіі, яшчэ больш павышаецца. У нашы дні іх таксама называюць супердвухфазнымі нержавеючымі сталямі.
З пачатку 2000-х гадоў распрацоўка двухфазных нержавеючых сталей ішла ў двух кірунках. З аднаго боку, утрыманне легіруючых элементаў працягвае павялічвацца для дасягнення яшчэ большай трываласці і выдатнай каразійнай устойлівасці, такіх як сталі SAF 2707 і SAF 3207, распрацаваныя шведскай кампаніяй Sandvik, са значэннем PRE> 45%, якія называюцца гіпер-двухфазнымі нержавеючымі сталі. З іншага боку, існуе тэндэнцыя да распрацоўкі эканамічных двухфазных сталей з нізкім утрыманнем нікеля і адсутнасцю або невялікім утрыманнем малібдэна з мэтай зніжэння кошту і кошту двухфазных сталей, а таксама значнага паляпшэння іх здольнасці да апрацоўкі ў гарачым стане і зваркі, тым самым павялічваючы іх канкурэнтаздольнасць у параўнанні з іншымі тыпамі нержавеючай сталі.
(5). Нержавеючая сталь з дысперсійным умацаваннем
Нержавеючая сталь з дысперсійным умацаваннем - клас нержавеючай сталі, матрычная структура якой пры пакаёвай тэмпературы можа быць мартенситной, аўстенитной або ферытнай і якія ўмацоўваюцца выпадзеннем (старэннем) інтэрметалідных злучэнняў, а таксама карбідаў, нітрыдаў і іншых фаз на матрыцы ў выніку адпаведнай тэрмічнай апрацоўкі.
У цяперашні час шырока распаўсюджаныя нержавеючыя сталі з асадкавым умацаваннем у асноўным дзеляцца на тры тыпу: нержавеючыя сталі з мартенсітным асадкавым умацаваннем, паўаўстэнітныя нержавеючыя сталі з асадкавым умацаваннем і аўстэнітныя нержавеючыя сталі з асадкавым умацаваннем. Акрамя таго, яны часта ўключаюць ультранизкоуглеродистую нержавеючую сталь.
Нягледзячы на тое, што прынцып аператыўнага ўмацавання нержавеючай сталі быў вядомы яшчэ ў 1930-х гадах, пасля з'яўлення першага гатунку нержавеючай сталі з ападкавым умацаваннем, Stainless W, ён не знайшоў практычнага прымянення да 1946 года. У далейшым з-за патрэбаў авіяцыйнай, аэракасмічнай, ядзернай і хімічнай прамысловасці ў сталях, якія спалучаюць устойлівасць да карозіі з высокай трываласцю да вагі суадносінах пачалі з'яўляцца новыя нержавеючыя сталі, якія ўмацоўваюцца ападкамі. У ЗША такія сталі былі аднесены да 600-й серыі. Ультранізкавугляродзістая нержавеючая сталь з'явілася ў 1960-х гадах. Яны былі распрацаваны з мартыстычна-мартэнзійных сталей шляхам дадання хрому для надання нержавеючай якасці. Як правіла, яны таксама класіфікуюцца як нержавеючая сталь з мартенситной ападкамі.
Мартэнсітная дысперсійная нержавеючая сталь мае няўстойлівую аустенитную структуру, якая пасля апрацоўкі цвёрдага раствора падвяргаецца мартенситному ператварэнню. Наступнае старэнне прыводзіць да выпадзення другой фазы на мартенситной матрыцы, якая ўмацоўвае сталь.
Нержавеючая сталь з ультранізкім утрыманнем вугляроду мае ўласцівасці нержавеючай; пасля апрацоўкі цвёрдага раствора і старэння ў ім другая фаза выпадае на матрыцу з ультранизкоуглеродистого мартенсита з высокім утрыманнем нікеля, які ўмацоўвае сталь.
Паўаўстэнітная нержавеючая сталь ападкаў умацавання таксама з'яўляецца сталлю з няўстойлівым аўстэнітам, але яе аўстэніт больш устойлівы, чым мартенсітная асадкаўмацавальная сталь. У загартаваным стане пры пакаёвай тэмпературы полуаустенитная дысперсійна-загартаваная сталь мае аустенитную структуру. Пасля халоднай пластычнай дэфармацыі, нізкатэмпературнай апрацоўкі або нагрэву прыблізна да 750°C для карэкціроўкі аўстэніт можа быць ператвораны ў мартэнсіт, пасля чаго ў выніку наступнага старэння на мартэнсітнай матрыцы ўтвараецца другая фаза, якая ўмацоўвае сталь.
Аўстэнітная нержавеючая сталь, якая ўмацоўваецца ападкамі, мае стабільную аўстэнітную структуру. Пасля апрацоўкі цвёрдым растворам і наступнага старэння з аўстэнітнай матрыцы вылучаецца другая фаза, якая ўмацоўвае сталь.
Shanghai Xinliang Stainless Pipe Industry Co., Ltd. пазіцыянуецца як эксперт у апрацоўцы высокадакладных кампанентаў труб, забяспечваючы кліентам комплексныя рашэнні ад праектавання да пастаўкі. Кампанія спецыялізуецца на вытворчасці, апрацоўцы і продажы сярэдняга і высокага класа дакладнасці, звышмалых, танкасценных нержавеючых капілярных трубак і кампанентаў.
Мы выкарыстоўваем высакаякасную нержавеючую сыравіну і строга кантралюем хімічны склад, гарантуючы выдатную ўстойлівасць да карозіі і механічныя ўласцівасці прадукцыі.
Звычайна выкарыстоўваюцца матэрыялы ўключаюць, але не абмяжоўваюцца імі:
